RU2648378C1

RU2648378C1 - Method of convective clouds forming and convective clouds forming device

Info

Publication number: RU2648378C1
Application number: RU2017101892A
Authority: RU
Inventors: Марина Алексеевна Васильева; Владимир Николаевич Иванов; Надежда Вячеславовна Жохова; Николай Петрович Романов; Алексей Алексеевич Палей; Юрий Владимирович Писанко; Артём Игоревич Федоренко; Анатолий Викторович Савченко; Александр Васильевич Тертышников; Алексей Геннадиевич Шилин
Original assignee: Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-производственное объединение "Тайфун"
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2017-01-23
Publication date: 2018-03-26

Abstract

FIELD: meteorology.

SUBSTANCE: group of inventions refers to the field of meteorology and can be used to actively influence the atmosphere with the purpose of artificial formation of convective clouds. Method of convective clouds forming consists in determining of the winds movement direction relative to the planned impact area with the subsequent generation of corona discharge in the volume of the air flow passing through the planned impact area. At that, during the corona discharge generation, to the volume of the passing air stream combustion products of the aerosol-forming composition are added. Convective clouds forming device includes electrically insulating installed corona electrodes, which are electrically insulated with a gap with respect to the grounded structure, electrically connected to a high-voltage power source. Device is provided with a burner for burning of the aerosol-forming composition. Grounded structure is made in the form of concentric electrically conductive elements surrounding combustion products of the aerosol-forming composition that leave the burner nozzle.

EFFECT: technical result provided by a group of inventions consists in increasing the probability of convective clouds formation.

3 cl, 1 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для активного воздействия на атмосферу с целью искусственного формирования конвективной облачности.The invention relates to the field of meteorology and can be used for active impact on the atmosphere for the purpose of artificial formation of convective clouds.

В патентах RU №2357404, №2175185, №2061358 описаны способы воздействия на облака, основанные на искусственной конденсации паров воды путем использования специальных веществ (реагентов). Доставка реагентов и их распространения в облачности осуществляется с самолетов (см., например, патент США №2815928, МПК A01G 15/00, опубликованный 10.12.1957 г.), с помощью ракет (см., например, авторское свидетельство СССР №576839, МПК A01G 15/00), снарядов (см., например, Российская Федерация, патент №2034444, МПК 6 A01G 15/00, опубликованный 10.05.1995 г.).In patents RU No. 2357404, No. 2175185, No. 2061358 described methods of exposure to clouds based on artificial condensation of water vapor by using special substances (reagents). The delivery of reagents and their distribution in the clouds is carried out from aircraft (see, for example, US patent No. 2815928, IPC A01G 15/00, published December 10, 1957) using missiles (see, for example, USSR copyright certificate No. 576839, IPC A01G 15/00), shells (see, for example, Russian Federation Patent No. 2034444, IPC 6 A01G 15/00, published May 10, 1995).

В авторском свидетельстве СССР №71260 и патенте США №3456880 описаны способы электрического воздействия на облака. Эти способы основаны на доставке в аэрозольное облако коронирующих проводов, соединенных с источником высокого напряжения, что предопределяет большие затраты ресурсов и не всегда осуществимо по погодным условиям.USSR copyright certificate No. 71260 and US patent No. 3456880 describe methods of electrical exposure to clouds. These methods are based on the delivery to the aerosol cloud of corona wires connected to a high voltage source, which determines the high cost of resources and is not always feasible according to weather conditions.

Известны способы воздействия на атмосферу, основанные на распространении ионизированного воздуха, путем обдува воздушным потоком коронирующих электродов, установленных у поверхности земли (см. авторское свидетельство СССР №29675, МПК A01G 15/00, опубликованное в 1948 г., а также устройство для разрушения тумана (см. опубликованную заявку ФРГ №4005304, МПК Е01Н 13/00)).Known methods for influencing the atmosphere, based on the distribution of ionized air, by blowing air through the corona electrodes installed at the surface of the earth (see USSR author's certificate No. 29675, IPC A01G 15/00, published in 1948, as well as a device for destroying fog (see the published application of Germany No. 4005304, IPC Е01Н 13/00)).

Известен способ активного воздействия на конвективные облака для увеличения осадков, при котором на конвективные облака с помощью распылителей воздействуют каплями жидких гигроскопических веществ с размерами (диаметрами) капель в диапазоне от 10 до 100 мкм (патент GB 1320679

, 20.06.1973; патент RU 2295231 С1). Результаты численного моделирования и экспериментальных исследований показали высокую эффективность известных методов. Однако для реализации известного метода необходимо иметь уже сформированное облако.There is a method of active influence on convective clouds to increase precipitation, in which convective clouds are sprayed with droplets of liquid hygroscopic substances with sizes (diameters) of droplets in the range from 10 to 100 microns (GB 1320679 patent)

06/20/1973; Patent RU 2295231 C1). The results of numerical modeling and experimental studies have shown the high efficiency of known methods. However, to implement the known method, it is necessary to have an already formed cloud.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ рассеивания тумана (пат. 2422584 РФ, МПК Е01H 13/00 (2006.01), A01G 15/00 (2006.01), заключающийся в определении направления распространения тумана относительно защищаемого объекта и последующей генерации коронного разряда ориентированным потоком электрически заряженных частиц, причем генерацию осуществляют с наветренной относительно защищаемого объекта стороны потоком заряженных частиц, ориентированным в сторону, направленную на защищаемый объект.The closest technical solution to the proposed method is a method for dispersing fog (US Pat. 2422584 RF, IPC E01H 13/00 (2006.01), A01G 15/00 (2006.01), which consists in determining the direction of propagation of the fog relative to the protected object and the subsequent generation of the corona discharge by oriented flow electrically charged particles, and the generation is carried out from the windward relative to the protected object side stream of charged particles oriented in the direction directed to the protected object.

Известный способ позволяет путем генерации на большой территории направленного вверх ионного ветра формировать восходящие воздушные потоки. В условиях неустойчивой атмосферы известный способ может инициировать мощный восходящий воздушный поток и сформировать конвективное облако.The known method allows the generation of ascending air currents by generating upward ionic wind over a large area. In an unstable atmosphere, the known method can initiate a powerful updraft and form a convective cloud.

В описании способа рассеивания тумана (пат. 2422584 РФ, МПК Е01H 13/00 (2006.01), A01G 15/00 (2006.01) раскрыты также и технические средства, позволяющие реализовать известный способ, включающие установленные электрически изолированно с зазором относительно заземленной конструкции коронирующие электроды, электрически соединенные с высоковольтным источником питания. Вместе с тем, для формирования конвективного облака необходимо, чтобы в процессе подъема содержащаяся влага в восходящем воздушном потоке конденсировалась. Это позволило бы использовать энергию, содержащуюся в парах воды увлажненного приземного слоя воздуха, для создания мощных восходящих воздушных потоков. Как известно, конденсация паров воды в условиях малых пересыщений возможна только при наличии облачных ядер конденсации. Концентрация аэрозольных частиц, содержащихся в реальной атмосфере, способных конденсировать на себе влагу в условиях незначительных пересыщений, не всегда имеется в достаточном количестве. Образующиеся же вследствие коронного разряда аэрозольные частицы имеют нанометровый размер и смогут развиться до размеров облачных ядер конденсации в условиях реальной атмосферы только в течение длительного времени (от десятка минут до нескольких часов). В значительной степени они смогут развиться до размеров облачных ядер конденсации в условиях повышенной концентрации содержащихся в воздухе паров серной кислоты и различных органических соединений. (См., например,

Almeida, et. al. Molecular understanding of sulphuric acid-amine particle nucleation in the atmosphere. - Nature. - Vol. 502. - 2013. - P. 359-363). Таким образом, эффективность реализации известного способа и устройства ограничена вероятностью наличия в атмосфере повышенной концентрации аэрозольных частиц, способных в условиях незначительного повышения пересыщения влаги служить облачными ядрами конденсации.In the description of the fog dispersion method (US Pat. 2422584 RF, IPC E01H 13/00 (2006.01), A01G 15/00 (2006.01), technical means are also disclosed that make it possible to implement the known method, including corona electrodes installed electrically isolated with a gap with respect to the grounded structure, electrically connected to a high-voltage power source. However, for the formation of a convective cloud, it is necessary that the moisture contained in the ascending air stream condenses during the rise. This would allow the use of energy It is known that water vapor can be condensed under conditions of small supersaturations only in the presence of cloudy condensation nuclei. Concentration of aerosol particles contained in a real atmosphere that can condense moisture on themselves under conditions of insignificant supersaturations, it is not always available in sufficient quantities, but aerosol particles formed as a result of corona discharge are nanometer in size and can develop I to the size of the cloud condensation nuclei in the real atmosphere only for a long time (ten minutes to several hours). To a large extent, they can develop to the size of cloudy condensation nuclei under conditions of increased concentration of sulfuric acid vapor and various organic compounds contained in the air. (See, for example,

Almeida, et. al. Molecular understanding of sulphuric acid-amine particle nucleation in the atmosphere. - Nature. - Vol. 502. - 2013 .-- P. 359-363). Thus, the effectiveness of the implementation of the known method and device is limited by the probability of the presence in the atmosphere of an increased concentration of aerosol particles capable of serving as cloud condensation nuclei under conditions of a slight increase in moisture supersaturation.

Целью предполагаемого изобретения является повышение вероятности формирования конвективной облачности.The aim of the proposed invention is to increase the likelihood of convective cloud formation.

Для достижения заявленной цели в известном способе воздействия на атмосферу, заключающемся в определении направления движения ветровых воздушных потоков относительно области планируемого воздействия с последующей генерацией в объеме воздушного потока, проходящего через область планируемого воздействия, коронного разряда, в процессе генерации коронного разряда в объем проходящего воздушного потока добавляют продукты горения аэрозолеобразующего состава;To achieve the stated goal in the known method of influencing the atmosphere, which consists in determining the direction of movement of wind air currents relative to the area of the planned impact, followed by the generation in the volume of the air flow passing through the area of the planned impact, the corona discharge, in the process of generating a corona discharge into the volume of the passing air stream add combustion products of aerosol forming composition;

Для реализации заявляемого способа известное устройство для воздействия на атмосферу, включающее установленные электрически изолированно с зазором относительно заземленной конструкции коронирующие электроды, электрически соединенные с высоковольтным источником питания, снабжено горелкой для сжигания аэрозолеобразующего состава, а заземленная конструкция выполнена в виде окружающих выходящие из сопла горелки продукты горения аэрозолеобразующего состава кольцевых концентрических электропроводящих элементов, при этом кольцевые концентрические электропроводящие элементы смонтированы с зазором друг относительно друга по конической образующей, расходящейся от сопла горелки для сжигания аэрозолеобразующего состава под углом не более 90° и не менее 20°.To implement the proposed method, the known device for influencing the atmosphere, including the corona electrodes installed electrically isolated with a gap relative to the grounded structure, electrically connected to a high-voltage power supply, is equipped with a burner for burning the aerosol-forming composition, and the grounded structure is made in the form of combustion products surrounding the burner nozzle aerosol-forming composition of ring concentric electrically conductive elements, while ring concentric electrically conductive elements are mounted with a gap relative to each other along a conical generatrix diverging from the nozzle of the burner for burning an aerosol forming composition at an angle of not more than 90 ° and not less than 20 °.

Технический результат в предлагаемом техническом решении достигается тем, что инициированный ионным ветром, генерируемым коронным разрядом, воздушный поток насыщается адсорбирующим аэрозолем, образуемым в результате горения аэрозолеобразующего вещества. В результате конденсации пара на адсорбирующем аэрозоле выделяется теплота парообразования и воздух нагревается. Воздух становится более легким и начинает всплывать более интенсивно. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет использовать накопленную во влажном воздухе скрытую теплоту парообразования для формирования конвективного облака.The technical result in the proposed technical solution is achieved by the fact that initiated by the ionic wind generated by the corona discharge, the air flow is saturated with an adsorbing aerosol formed as a result of combustion of an aerosol-forming substance. As a result of steam condensation on the adsorbing aerosol, the heat of vaporization is released and the air is heated. Air becomes lighter and begins to float more intensely. Thus, the proposed technical solution allows the use of the latent heat of vaporization accumulated in moist air to form a convective cloud.

Реализация заявляемого способа воздействия на атмосферу следующая.The implementation of the proposed method of exposure to the atmosphere is as follows.

В области планируемого воздействия заблаговременно монтируются устройства для воздействия на атмосферу со средствами генерации коронного разряда и горелками для сжигания аэрозолеобразующего состава. Путем проведения сценарных расчетов определяют направления движения ветровых воздушных потоков относительно области планируемого воздействия. Расчеты могут быть проведены с использованием известных численных моделей (A Description of the Advanced Research WRF Version 3 / Skamarock W.C. [и др.], NCAR Technical Note, NCAR/TN-475+STR. Mesoscale and Microscale Meteorology Division, NCAR, Boulder, Colorado, USA. - 2008 г. - www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/docs/arw_v3.pdf).In the area of the planned impact, devices for impacting the atmosphere with means for generating a corona discharge and burners for burning an aerosol forming composition are mounted in advance. By carrying out scenario calculations, the direction of movement of wind air flows relative to the area of the planned impact is determined. Calculations can be carried out using well-known numerical models (A Description of the Advanced Research WRF Version 3 / Skamarock WC [et al.], NCAR Technical Note, NCAR / TN-475 + STR. Mesoscale and Microscale Meteorology Division, NCAR, Boulder, Colorado, USA. - 2008 - www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/docs/arw_v3.pdf).

Определяют время, когда в области планируемого воздействия формируются условия вероятного образования восходящих воздушных потоков, и включают устройство для воздействия на атмосферу. Для определения условий возникновения конвекции могут быть использованы известные методики (см., например, П.Б. Руткевич, П.П. Руткевич. Конвективная неустойчивость в свободной атмосфере. - iki.rssi.ru>earth/articles06/voll-301-306.pdf). В установленное время включают устройства воздействия на атмосферу. Генерируемый коронным разрядом ионный ветер в условиях неустойчивой атмосферы и вероятного образования конвективной ячейки инициирует восходящий воздушный поток, насыщенный адсорбирующим аэрозолем, образуемым в результате горения аэрозолеобразующего вещества. Так как продукты горения аэрозолеобразующего состава добавляются в проходящий воздушный поток в процессе генерации коронного разряда, образуемый адсорбирующий аэрозоль насыщается электрическими зарядами и становится электрически заряженным. Помимо того что адсорбирующий аэрозоль сам обладает повышенной способностью конденсировать на себе влагу в условиях малых пересыщений, электрические заряды, локализующиеся на его поверхности, дополнительно повышают его конденсационную активность. В инициированном восходящем воздушном потоке вследствие адиабатического расширения понижается температура и повышается влажность. На электрически заряженных аэрозольных частицах конденсируется влага, в результате чего выделяется энергия парообразования, нагревающая восходящий воздушный поток. При достаточном количестве добавляемых в воздушный поток электрически заряженных адсорбирующих аэрозолей количество выделяемой энергии будет достаточно для того, чтобы в условиях неустойчивой атмосферы развить конвективную ячейку таких размеров, которая обеспечит устойчивое формирование конвективного облака. Количество устройств для воздействия на атмосферу, используемых для формирования конвективного облака на контролируемой территории, расстояние между ними, требования к их взаимному расположению на местности, интенсивность коронного разряда и требования к объему добавляемых в поток продуктов горения аэрозолеобразующего состава определяются в зависимости от конкретных гидрометеорологических и орографических условий местности. Могут быть использованы известные численные модели с добавлением блоков, описывающих микрофизические процессы, происходящие в восходящем воздушном потоке, насыщенном электрически заряженным адсорбирующим аэрозолем.The time is determined when the conditions for the probable formation of ascending air flows are formed in the area of the planned impact, and the device for influencing the atmosphere is turned on. Known techniques can be used to determine the conditions for convection (see, for example, PB Rutkevich, PP Rutkevich. Convective instability in a free atmosphere. - iki.rssi.ru> earth / articles06 / voll-301-306 .pdf). At the set time, the device includes exposure to the atmosphere. An ionic wind generated by a corona discharge under conditions of an unstable atmosphere and the probable formation of a convective cell initiates an ascending airflow saturated with an adsorbing aerosol formed as a result of combustion of an aerosol-forming substance. Since the combustion products of the aerosol forming composition are added to the passing air stream during the generation of the corona discharge, the adsorbing aerosol formed is saturated with electric charges and becomes electrically charged. In addition to the fact that the adsorbing aerosol itself has an increased ability to condense moisture on itself under conditions of small supersaturations, the electric charges localized on its surface additionally increase its condensation activity. In an initiated ascending airflow, due to adiabatic expansion, the temperature decreases and the humidity rises. Moisture condenses on the electrically charged aerosol particles, as a result of which the vaporization energy is released, heating the ascending air stream. With a sufficient amount of electrically charged adsorbing aerosols added to the air stream, the amount of energy released will be sufficient to develop a convective cell of such dimensions in an unstable atmosphere that will ensure the stable formation of a convective cloud. The number of devices for influencing the atmosphere used to form a convective cloud in a controlled area, the distance between them, the requirements for their relative location on the ground, the intensity of the corona discharge and the requirements for the volume of aerosol-forming composition added to the combustion products are determined depending on the specific hydrometeorological and orographic terrain conditions. Known numerical models can be used with the addition of blocks describing microphysical processes occurring in an upward air stream saturated with an electrically charged adsorbing aerosol.

На фиг. 1 представлено устройство, реализующее предлагаемый способ воздействия. Устройство воздействия на атмосферу включает в себя горелку для сжигания аэрозолеобразующего состава с соплом 1. Коронирующие электроды 2, выполненные в виде остроконечных игл, закрепленных на кольцевых опорах 3 и 4, смонтированных с шагом h друг относительно друга концентрично вокруг выходного сопла горелки для сжигания аэрозолеобразующего состава 1 на изоляторах 5. Кольцевые опоры 3 и 4 монтируются по конической образующей, расходящейся от сопла горелки для сжигания аэрозолеобразующего состава, под углом α. Угол α устанавливается в диапазоне значений от 20° до 90°. Короиирующие электроды 2 соединены с высоковольтным источником питания, условно обозначенным на фиг. 1 знаком U. Заземленная конструкция выполнена в виде отстоящих друг от друга с шагом h кольцевых концентрических электропроводящих колец 6, 7 и 8, концентрично окружающих выходное сопло горелки для сжигания аэрозолеобразующего состава 1. Кольцевые электропроводящие элементы 6, 7 и 8 смонтированы с шагом h друг относительно друга и концентрично вокруг выходного сопла горелки для сжигания аэрозолеобразующего состава 1. Так же, как и кольцевые опоры 3 и 4, они смонтированы по конической образующей, расходящейся от сопла горелки для сжигания аэрозолеобразующего состава 1, под тем же углом α. При этом обеспечивается равенство расстояния между образующими конусов для кольцевых концентрических электропроводящих элементов 6, 7 и 8 и образующей кольцевых опор 3 и 4. Зазор между кольцевыми концентрическими электропроводящими элементами 6, 7 и 8 так же, как и между кольцевыми опорами 3 и 4, выбирается с шагом h. При этом кольцевые опоры 3 и 4, на которых выполнены коронирующие электроды 2, монтируются в промежутке, посередине между кольцевыми коцентрическими электропроводящими элементами 6, 7 и 8 на равноудаленном от них расстоянии. Таким образом, обеспечивается равенство зазоров между коронирующими электродами 2 относительно заземленной поверхности, образованной кольцевыми концентрическими электропроводящими элементами 6, 7 и 8. На фиг. 1 представлены две кольцевые опоры 3 и 4, на которых выполнены коронирующие электроды 2. В зависимости от конкретного выполнения конструкции количество опор может быть различным и определяется индивидуально для каждой конкретной горелки для сжигания аэрозолеобразующего состава 1. При этом необходимо, чтобы было обеспечено соответствующее количество кольцевых концентрических электропроводящих элементов.In FIG. 1 presents a device that implements the proposed method of exposure. The atmosphere exposure device includes a burner for burning an aerosol forming composition with a nozzle 1 . The corona electrodes 2 , made in the form of pointed needles, mounted on the annular supports 3 and 4 , mounted with a pitch h relative to each other concentrically around the outlet nozzle of the burner for burning the aerosol forming composition 1 on insulators 5 . The ring supports 3 and 4 are mounted along a conical generatrix diverging from the nozzle of the burner for burning the aerosol forming composition at an angle α . Angle α is set in the range of values from 20 ° to 90 °. The cathodic electrodes 2 are connected to a high voltage power supply, conventionally designated in FIG. 1 sign U. The grounded design is made in the form of annular concentric electrically conductive rings 6 , 7 and 8 spaced from each other with a pitch h , concentrically surrounding the burner outlet nozzle for burning the aerosol forming composition 1 . Ring electrically conductive elements 6 , 7 and 8 are mounted with a step h relative to each other and concentrically around the outlet nozzle of the burner for burning the aerosol forming composition 1 . As well as the ring supports 3 and 4 , they are mounted along a conical generatrix diverging from the nozzle of the burner for burning the aerosol forming composition 1 , at the same angle α . This ensures equal distance between the generators of the cones for the ring concentric conductive elements 6 , 7 and 8 and the generatrix of the ring supports 3 and 4 . The gap between the ring concentric electrically conductive elements 6 , 7 and 8, as well as between the ring supports 3 and 4 , is selected with a step h . In this case, the ring supports 3 and 4 , on which the corona electrodes 2 are made , are mounted in the gap in the middle between the ring concentric electrically conductive elements 6 , 7 and 8 at a distance equally spaced from them. Thus, the equality of the gaps between the corona electrodes 2 relative to the grounded surface formed by the ring concentric electrically conductive elements 6 , 7 and 8 . In FIG. 1 shows two ring supports 3 and 4 , on which the corona electrodes 2 are made . Depending on the specific design, the number of supports can be different and is determined individually for each specific burner for burning aerosol-forming composition 1 . In this case, it is necessary that an appropriate number of ring concentric electrically conductive elements is provided.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. В установленное время поджигается аэрозолеобразующий состав и одновременно на коронирующие электроды 2 через кольцевые опоры 3 и 4 подается высокое напряжение. Для горения аэрозолеобразующего вещества могут быть использованы различные известные технические устройства, использующие как известные пиротехнические составы, так и жидкостные горелки (см., например, генератор аэрозоля, описание которого представлено в патенте на полезную модель Ru 83685). Пиротехнический состав, который может быть использован для формирования в продуктах горения адсорбирующего аэрозоля, может быть весьма различен. Как правило, пиротехнический состав должен содержать следующие компоненты: окислитель (нитраты, хлораты или перхлораты аммония или щелочных (щелочноземельных металлов), горючее-связующее (фенолформальдегидные смолы, каучуки, полимерные соединения различной природы), технологическую добавку и непосредственно предназначенный для перевода в аэрозольное состояние реагент.The proposed device operates as follows. At the set time, the aerosol-forming composition is ignited and at the same time, high voltage is applied to the corona electrodes 2 through the ring supports 3 and 4 . Various well-known technical devices can be used for burning an aerosol-forming substance, using both known pyrotechnic compositions and liquid burners (see, for example, the aerosol generator described in the patent for utility model Ru 83685). The pyrotechnic composition that can be used to form an adsorbing aerosol in the combustion products can be very different. As a rule, the pyrotechnic composition should contain the following components: an oxidizing agent (nitrates, chlorates or perchlorates of ammonium or alkaline (alkaline earth metals), a fuel-binder (phenol-formaldehyde resins, rubbers, polymer compounds of various nature), a technological additive, and is directly intended for aerosol conversion reagent.

Пример известного состава для генерирования гигроскопического аэрозоля описан в патенте 005357865 А US, окт. 25.1994.An example of a known composition for generating hygroscopic aerosol is described in patent 005357865 A US, oct. 25.1994.

Для генерирования гигроскопического и льдообразующего аэрозоля могут быть использованы наземные жидкостные генераторы, в которых производится сжигание раствора активного вещества в горючем растворителе. Для генерирования льдообразующего аэрозоля состав рабочего раствора определяется в достаточно широком диапазоне:To generate hygroscopic and ice-forming aerosol, ground-based liquid generators can be used in which a solution of the active substance in a combustible solvent is burned. To generate an ice-forming aerosol, the composition of the working solution is determined in a rather wide range:

и в случае генерирования гигроскопического аэрозоля:and in the case of generating hygroscopic aerosol:

В случае режима генерирования льдообразующего аэрозоля в качестве активного вещества используются соединения серебра. В настоящее время наиболее эффективным является пиротехнический состав для активного воздействия на переохлажденные облака и туманы (пат. 2551343 РФ, МПК С06В 29/22 (2006.01), A01G 15/00 (2006.01), C06D 5/06 (2006.01). Данный пиротехнический состав имеет следующие ингредиенты:In the case of an ice-forming aerosol generation mode, silver compounds are used as the active substance. Currently, the most effective is the pyrotechnic composition for active exposure to supercooled clouds and fogs (Pat. 2551343 RF, IPC С06В 29/22 (2006.01), A01G 15/00 (2006.01), C06D 5/06 (2006.01). has the following ingredients:

Выходящие из сопла горелки для сжигания аэрозолеобразующего состава 1 продукты горения аэрозолеобразующего состава выносят вверх адсорбирующий аэрозоль (на фиг. 1 показано стрелкой А).Coming out of the nozzle of the burner for burning the aerosol forming composition 1 , the combustion products of the aerosol forming composition carry up the adsorbing aerosol (Fig. 1 is shown by arrow A).

При подаче высокого напряжения на коронирующие электроды 2 между коронирующими электродами 2 и заземленной поверхностью, образованной кольцевыми концентрическими электропроводящими элементами 6, 7 и 8, формируется мощное электрическое поле и зажигается коронный разряд. Значение напряжения высоковольтного источника питания выбирают, исходя из условий стойкости электроизоляционных характеристик изоляторов 5 и геометрических соотношений между коронирующим электродом 2 и заземленной поверхностью, руководствуясь известными соотношениями для коронного разряда (Н.А. Капцов. Электроника. – М.: Государственное издательство технико-технической литературы, 1956 г.).When a high voltage is applied to the corona electrodes 2 between the corona electrodes 2 and the grounded surface formed by the ring concentric conductive elements 6 , 7 and 8 , a powerful electric field is formed and a corona discharge is ignited. The value of the voltage of the high-voltage power source is selected based on the stability conditions of the electrical insulation characteristics of insulators 5 and the geometric relationships between the corona electrode 2 and the grounded surface, guided by the known relationships for corona discharge (N.A. Kaptsov. Electronics. - M.: State Publishing House of Technical and Technical literature, 1956).

При генерации коронного разряда формируется ионный ветер от коронирующего электрода к заземленному электроду. Скорость ионного ветра составляет значение порядка 1 м/с (Кулешов П.С. Экспериментальное изучение взаимодействия коронного разряда и испарения воды. - http://stroycab.ru/punishment-spbcap72-1.perl; Рогов И.А. [и др.]. Моделирование процесса движения капли конденсата влажного воздуха в электрическом поле // Холодильщик. RU: Интернет газета, вып. 10. - 2005 г. - http:/www.holodilshchik.ru/index_holodilshchik_best_article_issue_10_2005.htm.).When a corona discharge is generated, an ionic wind is generated from the corona electrode to the grounded electrode. The ion wind velocity is of the order of 1 m / s (P. Kuleshov Experimental study of the interaction of corona discharge and water evaporation. - http://stroycab.ru/punishment-spbcap72-1.perl; Rogov I.A. and others .]. Modeling the process of the movement of a droplet of condensed moist air in an electric field // Refrigerator. RU: Internet newspaper, issue 10. - 2005 - http: /www.holodilshchik.ru/index_holodilshchik_best_article_issue_10_2005.htm.).

Ионный ветер направляет воздух из окружающего пространства к оси выходного сопла горелки для сжигания аэрозолеобразующего состава 1, смешивается с выходящими продуктами горения, насыщает их электрическими зарядами и способствует их дальнейшему подъему вверх. Путем выбора угла конической образующей α, по которой смонтированы заземленные кольцевые концентрические электропроводящие элементы 6, 7 и 8, регулируют степень насыщения продуктов горения аэрозолеобразующего состава электрическими зарядами. С увеличением угла α большая часть энергии ионного ветра используется для формирования восходящего воздушного потока. Содержащийся в продуктах сгорания аэрозолеобразующего состава адсорбирующий аэрозоль насыщается электрическими зарядами. Электрически заряженный адсорбирующий аэрозоль вследствие высокой температуры и увлечения ветровым потоком, сформированным ионным ветром, поднимается вверх. В восходящем воздушном потоке вследствие адиабатического расширения, понижается температура и повышается влажность. На электрически заряженных аэрозольных частицах конденсируется влага, в результате чего высвобождается энергия парообразования, нагревающая восходящий воздушный поток. При достаточном количестве добавляемых в воздушный поток электрически заряженных адсорбирующих аэрозолей количество выделяемой энергии будет столь значительно, что в условиях неустойчивой атмосферы сможет развить конвективную ячейку таких размеров, которая обеспечит формирование конвективного облака.The ion wind directs air from the surrounding space to the axis of the outlet nozzle of the burner for burning the aerosol forming composition 1 , mixes with the exhaust products of combustion, saturates them with electric charges and contributes to their further rise upward. By choosing the angle of the conical generatrix α , along which the grounded ring concentric electrically conductive elements 6 , 7 and 8 are mounted, the degree of saturation of the combustion products of the aerosol forming composition with electric charges is controlled. With an increase in the angle α, most of the ion wind energy is used to form the ascending air flow. The adsorbing aerosol contained in the products of combustion of an aerosol-forming composition is saturated with electric charges. An electrically charged adsorbing aerosol rises due to the high temperature and entrainment by the wind flow generated by the ionic wind. In the ascending air flow due to adiabatic expansion, the temperature decreases and the humidity rises. Moisture condenses on the electrically charged aerosol particles, as a result of which the energy of vaporization is released, heating the ascending air stream. With a sufficient amount of electrically charged adsorbing aerosols added to the air stream, the amount of released energy will be so significant that in an unstable atmosphere it will be able to develop a convective cell of such dimensions that will ensure the formation of a convective cloud.

Эффективность реализации известного способа и устройства ограничена вероятностью наличия в атмосфере повышенной концентрации аэрозольных частиц, способных в условиях незначительного повышения пересыщения влаги служить облачными ядрами конденсации. В предлагаемом техническом решении восходящий поток наполняется контролируемой, наперед заданной концентрацией аэрозолей. И не просто повышенной концентрацией аэрозолей, а электрически заряженными адсорбирующими аэрозолями, способными в условиях незначительного пересыщения влажности конденсировать на себе пары воды и высвобождать энергию парообразования для формирования мощных восходящих потоков, что повышает вероятность формирования конвективной облачности и позволяет достичь цели предполагаемого изобретения.The effectiveness of the implementation of the known method and device is limited by the probability of the presence in the atmosphere of an increased concentration of aerosol particles capable of serving as cloud condensation nuclei under conditions of a slight increase in the supersaturation of moisture. In the proposed technical solution, the upward flow is filled with a controlled, predetermined concentration of aerosols. And not just with an increased concentration of aerosols, but with electrically charged adsorbing aerosols, capable of condensing water vapor under conditions of a slight supersaturation of moisture and releasing vaporization energy to form powerful ascending flows, which increases the likelihood of convective cloud formation and allows to achieve the goal of the proposed invention.

Таким образом, предложенное техническое решение благодаря новым, ранее неизвестным признакам в сочетании с известными признаками позволяет увеличить интенсивность испарения воды с прилегающих к контролируемому участку водоемов, насытить влагой проходящий воздушный поток, что обеспечивает повышение вероятности формирования конвективной облачности и позволяет добиться цели предлагаемого изобретения.Thus, the proposed technical solution, thanks to new, previously unknown features in combination with known features, allows to increase the rate of evaporation of water from water bodies adjacent to the controlled area, to saturate the passing air flow with moisture, which increases the likelihood of convective cloud formation and allows to achieve the purpose of the present invention.

Изобретение создано при поддержке РФФИ: проекты №14-08-00836 и №15-08-04724.The invention was created with the support of the Russian Federal Property Fund: projects No. 14-08-00836 and No. 15-08-04724.

Claims

1. The method of convective cloud formation, which consists in determining the direction of movement of wind air currents relative to the area of the planned impact with subsequent generation in the volume of the air flow passing through the area of the planned impact, the corona discharge, characterized in that in the process of generating a corona discharge into the volume of the passing air stream add combustion products of aerosol forming composition.

2. A device for forming convective clouds, including corona electrodes installed electrically isolated with a gap relative to the grounded structure, electrically connected to a high-voltage power source, characterized in that it is equipped with a burner for burning an aerosol-forming composition, and the grounded structure is made in the form of products surrounding the exit from the burner nozzle burning aerosol-forming composition of ring concentric electrically conductive elements.

3. A device for convective cloud formation according to claim 2, characterized in that the ring concentric electrically conductive elements are mounted with a gap relative to each other along a conical generatrix diverging from the nozzle of the burner for burning the aerosol forming composition at an angle of not more than 90 ° and not less than 20 °.